Cientistas detetam ondas gravitacionais que confirmam teoria de Einstein

Os dois detetores da experiência Advanced LIGO (Laser Interferometer Gravitational-Wave Observatory, na imagem) parecem ter observado diretamente, e pela primeira […]

Um dos detetores da experiência LIGO, em Hanford, estado de Washinton. O outro detector situa-se em Livingston, estado de Louisiana.  Crédito: LIGO.
Um dos detetores da experiência LIGO, em Hanford, estado de Washinton. O outro detector situa-se em Livingston, estado de Louisiana.  Crédito: LIGO.

Os dois detetores da experiência Advanced LIGO (Laser Interferometer Gravitational-Wave Observatory, na imagem) parecem ter observado diretamente, e pela primeira vez, ondas gravitacionais.

A existência destas deformações no espaço-tempo, que se propagam à velocidade da luz, é a última grande previsão da Teoria da Relatividade Geral de Einstein ainda não verificada.

A confirmar-se — em ciência é fundamental a verificação independente de cada alegada descoberta — trata-se de um momento histórico, precisamente no ano em que a Relatividade Geral completa 100 anos.

A deteção abre uma janela para o estudo de um Universo, até agora largamente desconhecido, de fenómenos extremos, como colisões de estrelas de neutrões, de buracos negros e o colapso gravitacional de estrelas maciças.

As perspetivas são excitantes nesta área, com a entrada em funcionamento ainda este ano do Advanced VIRGO, um detetor semelhante construído nos arredores de Pisa, Itália, resultado de uma colaboração entre vários países europeus. O plano é usar os três detetores como um só instrumento mais sensível e fidedigno.

A descoberta foi anunciada ontem numa conferência de imprensa que teve lugar às 10h30 EST (15h30 em Portugal continental) no National Press Club, em Washington.

A equipa do LIGO reportou a deteção de um sinal com uma significância estatística de 5.1 sigma ou seja, os cientistas têm 99.9999% de certeza de que é real.

O sinal foi observado por ambos os detetores do LIGO e movia-se aparentemente à velocidade da luz.

Mais extraordinária é a origem das ondas gravitacionais. O sinal apresentava uma forma muito característica, consistente com o padrão gerado pela colisão de dois buracos negros.

Resultados da deteção da onda gravitacional. Crédito: LIGO
Resultados da deteção da onda gravitacional. Crédito: LIGO

A análise dos dados permitiu deduzir que os dois corpos teriam massas individuais de 36 e 29 massas solares, formando um buraco negro único de 62 massas solares após a colisão.

A diferença de massa — 3 massas solares  — foi emitida sob a forma de ondas gravitacionais! Repito: três massas solares transformadas em energia! Por um breve instante, o sistema emitiu 50 vezes mais energia do que todas as estrelas do Universo combinadas!

O sinal era tão claro que os astrónomos puderam observar o “badalar” do novo objeto enquanto dissipava energia até estabilizar num buraco negro rotativo.

Os cientistas estimam que a colisão se deu numa galáxia a uma distância de 1.3 mil milhões de anos-luz. A descoberta vem descrita num artigo na revista Physical Review Letters de ontem (11 de Fevereiro de 2016).

A figura 2 mostra os sinais observados no dia 14 de Setembro de 2015 pelos dois detetores do LIGO. Cada um dos dois primeiros gráficos mostra o sinal observado por um detetor (linha espessa) e o previsto pela teoria para a colisão de dois buracos negros (linha fina).

O último gráfico mostra os sinais observados pelos dois instrumentos sobrepostos e ajustados no tempo para ter em conta as localizações diferentes dos detetores. A concordância mútua e de cada sinal com as previsões teóricas é notória.

A deteção deste sinal, se for confirmada, demonstra de uma vez por todas algo frequentemente encarado como um facto em vez de uma hipótese — que os buracos negros realmente existem!

Aparentemente, a descoberta hoje anunciada será a primeira de muitas, pois a equipa refere que, desde Setembro de 2015, vários outros sinais foram detetados!

 

Autor: Luís Lopes é professor no Departamento de Ciência de Computadores da Faculdade de Ciências da Universidade do Porto.
Astrónomo amador há mais de 30 anos, interessa-se pela ciência em geral e pela sua divulgação.
Acompanha com especial atenção os desenvolvimentos nas áreas da Astronomia, Astrofísica e Física de Partículas.
Gosta de estar com a família, de ler um bom livro, do sossego do campo e de passar noites a observar o céu.
Ciência na Imprensa Regional – Ciência Viva

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